Trục cam là một bộ phận quan trong trong động cơ, quy trình cháy và hiệu suất của động cơ phụ thuộc nhiều vào độ chính xác của trục cam
Trục cam là một trong những chi tiết quan trọng của cơ cấu phân phối khí
Trục cam thuộc hệ thống phân phối khí trong động cơ đốt trong. Cùng với sự phát triển của động cơ đốt trong, trục cam cũng được phát triển để tối ưu hiệu suất động cơ. Trục cam gắn liền với nhiệm vụ mở xupap để nạp và xả khí cho động cơ. Với các cấu tạo và kết cấu đặt biệt linh hoạt khiến nó có thể làm việc với một cường độ cao trong môi trường khắc nghiệt mà vẫn đóng mở các xupap chính xác hoàn hảo. Sự hoàn hảo đo do đâu? Chúng ta cùng tìm hiểu thêm về cấu tạo và dẫn động của trục cam:
Trục cam có cấu tạo như thế nào?
Trục cam có trục cam hút và trục cam xả nhưng có cả loại trục cam vừa là cam hút vừa là cam xả. Cấu tạo bao gồm các vấu cam nạp, cam thải và cổ trục. Các vấu cam trên trục cam được bố trí các góc phù hợp với thứ tự làm việc nạp và xả của các xy-lanh. Việc bố trí các vấu cam cần phải chính xác tuyệt đối để pha làm việc của hệ thống phân phối khí và Xilanh trùng nhau.
Biên dạng cam phụ thuộc vào thời điểm đóng mở xu páp và trị số của tiết diện lưu thông dòng khí. Thông thường cam có biên dạng đối xứng, chiều cao vấu cam có tính chất quyết định đến độ mở của xu páp. Các cam có biên dạng thông dụng như cam lồi cung tròn, cung parabol, cam tiếp tuyến, cam lõm, cam không va đập,...
-
Vấu cam trên trục cam:
Vấu cam trên trục cam có nhiệm vụ đẩy cò mổ hoặc đũa đẩy thủy lực theo pha làm việc của xilanh để mở các xupap nạp và hút khí. Vấu cam có hai cách chế tạo, một là liền khối với trục cam loại này thường được sử dụng ở các dong xe cao cấp có tốc độ cao, hai là chế tạo riêng rẽ ra rồi dung công cụ để lắp lên trục cam, loại này thường được dung cho các xe có tốc độ thấp hơn. Các bề mặt làm việc của cam được gia công với yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác rất cao và được nhiệt luyện để giảm ma sát và mài mòn.
Mỗi xu-páp sẽ được dẫn động bởi 1 vấu cam riêng biệt
-
Vật liệu chế tạo Trục cam:
Với các yêu cầu làm việc trong môi trường khắc nghiệt nhiệt độ cao cường độ tỳ cọ cao và liên tục. Thì vật liệu chế tạo Vấu cam phải là loại vật liệu cứng, khả năng chịu được các áp lực kể trên.
Các loại Vấu cam rời thường được làm đúc và tôi luyện bằng thép đặc biệt. khi chế tạo vấu cam và trục liền khối, trục cam có thể dập bằng thép hoặc đúc bằng gang chuyên dung, nguyên khối trục đo được chế tạo thành trục cam bằng công nghệ CNC.
-
Các cổ trục của trục cam:
Đây là nơi lắp ráp ổ đỡ, thông thường là ổ trượt với lớp hợp kim ba bít chống mòn hoặc hợp kim đồng thanh. Khi trục cam được lắp theo kiểu luồn vào các ổ đỡ thì các cổ trục được làm to, sao cho có thể luồn trục qua các bạc lót của ổ đỡ. Để định vị trục cam theo chiều trục, có thể có vành chặn ở đầu trục hoặc dùng vít chặn,...
Ngày nay trên động cơ tiên tiến của nhiều hãng xe, pha phối khí và hành trình xu páp được điều khiển một cách rất linh hoạt, trục cam được bố trí các cơ cấu chấp hành kết hợp với cảm biến, nhờ vậy góc quay của trục cam được điều khiển chính xác nhằm thu được quá trình phân phối khí tối ưu nhất.
Dẫn động trục cam
Mỗi loại động cơ của mỗi hãng xe tương ứng với mỗi công nghệ và công suất riêng. Nên việc bố trí vị trí lắp đặt trục cam là khác nhau. Nhưng đều phải dẫn động trục cơ đến trục cam. Tùy theo từng kiểu bố trí trục cam mà có các kiểu truyền động khác nhau, thường thì có các kiểu dẫn động trục cam phổ biến là: dẫn động trục cam bằng bộ truyền bánh răng, bộ truyền xích và bộ truyền đai (dây curoa).
Khi mà trục cam được thiết kế nằm ở phía trên giữa nắp giàn cò và mặt máy thì việc bố trí hệ thống phân phối khí được đơn giản hơn, nhưng khoảng cách truyền động trục cam từ trục cơ của động cơ là tương đối lớn. Nếu sử dụng bánh răng trung gian để truyền động sẽ dẫn đến bố trí rất phức tạp, vậy nên để tối ưu và đơn giản truyền động các ký sư sẽ sử dụng xích hoặc dây curoa.
Mặt khác, khi động cơ có công suất lớn, các xilanh bó trí chữ V hay W, trục cam thường được bố trí giữa thân máy. Khoảng cách trục không lớn phương án được lựa chọn sẽ là bộ truyền xích hoặc bộ truyền bánh răng. Điều này đảm bảo sự làm việc tin cậy của trục cam. Bộ truyền bánh răng có thể truyền mô-men lớn từ trục khuỷu và giảm được mất mát công suất của động cơ. Các động cơ cỡ nhỏ thường sử dụng bộ truyền xích hoặc đai răng.
-
Dẫn động bằng bộ truyền bánh răng
Bánh răng được lắp ở đầu trục khuỷu của động cơ hoặc đuôi trục khuỷu, ở mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng. Thông thường, để kết cấu dẫn động đơn giản thì bánh răng được lắp ở đầu trục khuỷu. Tuy nhiên, cơ cấu này sẽ chịu ảnh hưởng của hiện tượng dao động xoắn.
Bộ truyền bánh răng có thể bao gồm hai cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp hoặc qua bánh răng trung gian. Đối với động cơ 4 kỳ hai vòng quay của trục khuỷu tương ứng một vòng quay của trục cam nên tỷ số truyền của các cặp bánh răng này bằng hai, với động cơ hai kỳ tỷ số truyền bằng một.
Ưu điểm của dẫn động bằng bánh răng là có độ bền và tuổi thọ cao, hiệu suất lớn, kết cấu đơn giản, tuy nhiên nó có nhược điểm là gây ra tiếng ồn và khó bố trí khi dẫn động với khoảng cách trục lớn. Các bánh răng dẫn động trục cam thường là các bánh răng trụ răng nghiêng để giảm ồn và kích thước chiều trục. Bộ truyền bánh răng được sử dụng chủ yếu trên các động cơ cỡ lớn như ôtô tải hoặc tàu thủy,…
-
Dẫn động bằng bộ truyền xích
Bộ truyền xích có thể được sử dụng để dẫn động cho trục cam ở nắp máy hoặc trong thân máy. Ưu điểm của bộ truyền xích là kết cấu gọn nhẹ và truyền động dễ dàng ở khoảng cách trục lớn. Nhưng nhược điểm cơ bản của bộ truyền xích là dễ bị rung động khi thay đổi tải và gây ra tiếng ồn. Giá thành của bộ truyền xích tương đối cao, làm việc lâu dài thường dẫn đến hiện tượng rão do mòn con lăn, chốt xích dẫn đến phải thay mới bộ truyền.
Quá trình làm việc bộ truyền xích cần được bôi trơn và sử dụng bộ phận dẫn hướng, giảm chấn. Ngoài ra để đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định cần phải có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được.
-
Dẫn động bằng bộ truyền đai
Bộ truyền đai thường được sử dụng khi trục cam được đặt phía trên nắp máy và phổ biến ở các dòng xe du lịch, xe tải nhỏ. Ưu điểm nổi bật của dẫn động đai là làm việc êm dịu, không cần bôi trơn và không đòi hỏi phải điều chỉnh độ căng trong quá trình sử dụng. Dây đai có giá thành thấp, nhẹ hơn nhiều so với các bánh răng hay xích. Tuy nhiên, tuổi thọ và độ bền của dây đai thấp hơn so với bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích nên sau một thời gian sử dụng theo khuyến cáo của nhà sản xuất cần được thay mới.
(Nguồn: Xe360)
ductush
Upsetle